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原文传递载人潜水器运动控制系统研究

论文题名：	载人潜水器运动控制系统研究
关键词：	载人潜水器;运动控制系统;模糊神经网络;仿真模型
摘要：	与无人潜水器相比，载人潜水器在水下救生、人员输送、水下设备的安装与维修和海洋资源探测与开发等方面有着显著的优势和广阔的应用前景。运动控制系统是载人潜水器系统研究中的关键技术之一，具有重要的理论研究意义和实用价值。　　本文基于操纵性六自由度空间运动方程，根据所研究的对象建立了载人潜水器的动力学仿真模型。结合该潜水器的推进器布置特点和控制器设计的要求，对水平面和垂直面的推力分配进行了初步探讨。　　为了满足运动控制的需要，论文设计了载人潜水器的综合控制和显示系统，并重点完成了控制台功能的实现和控制软件的研制。该系统能够实现载人潜水器的航向、速度和深度的手操控制和自动控制功能，并能动态实时显示各种条件下的运动信息。　　在控制器的设计过程中，S面控制器参数主要依靠人的经验进行手工调整，难以达到最佳的控制效果。本文尝试采用带变异算子的粒子群优化算法(IPSOM)对S面控制器参数进行优化。该算法在搜索中以一定变异概率对选中的粒子进行变异，同时对飞离搜索区域的粒子用新产生的粒子取代，以避免参数调整陷入局部最优解。仿真的结果表明，改进后的S面控制器克服了手工调整参数带来的不便，提高了全局寻优的能力，有效地减小了控制器的稳态误差。　　此外，论文采用了五层模糊神经网络设计控制器。该模糊神经网络属于局部逼近的多层前馈网络，使用误差反传算法调整参数，即第二层隶属函数的中心值和宽度以及最后一层的连接权。仿真结果表明，该模糊神经网络控制器能够满足载人潜水器的运动控制要求，尤其在纵向运动控制、艏向运动控制和速度控制方面控制效果良好。
作者：	任康旭
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	万磊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文